[发明专利]一种电磁驱动的仿蛇形软体机器人

说明书

本发明涉及一种电磁驱动的仿蛇形软体机器人。包括六边形柱状薄板、电磁铁、软体空腔、头部和凹槽嵌套体；其中每个六边形柱状薄板的两面分别均匀布置六个条状电磁铁；其中一面的六个电磁铁上分别装凹槽嵌套体，用胶粘接；在另一面六边形柱状薄板中心把软体空腔用胶粘接，从而组成仿蛇形软体机器人的一个基本结构单元；由基本结构单元沿着软体空腔的中心线，按照有软体空腔一侧的软体空腔用胶粘接在无软体空腔一侧薄板中心的方式，依次连接构成机器人。利用电磁铁通电时有磁性，断电时磁性消失，同时结合软体空腔的弹性，通过头部的无线收发模块控制不同的电磁铁组通断电，达到多个点位的控制，从而实现直行、转弯、抬头、蜿蜒爬行等多自由度动作。

技术领域

本发明涉及软体机器人的驱动领域、仿生机器人的结构和多自由度运动领域，具体涉及一种电磁铁作为驱动器，通过结构的设计实现多自由度的运动和控制。

研究背景

随着软体机器人技术的发展，越来越多的软体机器人技术应用在仿生领域。例如：上海交通大学机器人设计所设计了一种模仿尺蠖蠕动球型模块化软体机器人，通过球型模块的依次膨胀和收缩，以及摩擦腹足的交替及附和撤离，实现在粗糙表面上的蠕动；哈尔滨工业大学机器人技术与系统国家重点实验室设计的形状记忆合金丝驱动的仿生喷射推进器通过模仿乌贼的运动方式，制成在水中运动的仿生乌贼机器人，结构简单噪音小。这些通过软体机器人技术进行的仿生研究为仿生机器人的研究提供了一个新的思路。

关于仿生蛇，国内外有很多研究者做了大量的工作。日本工业大学设计的一种气动式蠕动行进的蛇形机器人、美国密歇根大学设计的一种利用履带驱动的蛇形机器人、卡耐基梅隆大学研制的一种能够攀爬和翻滚的模块化蛇形机器人，以及上海交通大学制作的微小型仿蛇型机器人，这些研究为软体仿生蛇提供了宝贵的经验。同时，上述仿生蛇形机器人多为刚性机器人，本设计采用软体机器人的相关技术制作软体仿生机器人，拥有更多的自由度和多种运动方式，将为仿生蛇形机器人提供一个新的思路。

发明内容

为了解决非气动式软体爬行机器人运动困难、气动式机器人难以实现远距离控制和为仿蛇形机器人提供新的结构和思路，本设计提供了一种电磁驱动的仿蛇形软体机器人。

一种电磁驱动的仿蛇形软体机器人其特征在于：所述电磁驱动的仿蛇形软体爬行机器人包括六边形柱状薄板、电磁铁、软体空腔、头部和凹槽嵌套体；其中每个六边形柱状薄板的两面分别均匀布置六个条状电磁铁；其中一面的六个电磁铁上分别装凹槽嵌套体，用胶粘接；在另一面六边形柱状薄板中心把软体空腔用胶粘接，从而组成仿蛇形软体机器人的一个基本结构单元；所述电磁驱动的仿蛇形软体机器人由基本结构单元沿着软体空腔的中心线，按照有软体空腔一侧的软体空腔用胶粘接在无软体空腔一侧薄板中心的方式，依次连接；首尾两端各自连接端盖和尾盖；端盖中心与头部中心对齐，用胶粘接；端盖由基本结构单元去掉有软体空腔那一侧的软体空腔和电磁铁构成；尾盖由基本结构单元去掉有凹槽嵌套体那一侧的凹槽嵌套体和电磁铁构成；利用电磁铁通电时有磁性，断电时磁性消失，同时结合软体空腔的弹性，通过头部的无线收发模块控制不同的电磁铁组通断电，达到多个点位的控制，从而实现直行、转弯、抬头、蜿蜒爬行等多自由度动作。

本发明的进一步限定技术方法如下：

前述电磁铁的布置，每一个条状电磁铁对应六边形的一边，条状电磁铁的走向与所对应的边平行，实现通电时受力对称分布。

前述基本结构单元之间的连接，按照基本结构单元中的软体空腔前端连接下一个基本结构单元中有凹槽嵌套体那一侧的六边形柱状薄板中心的方式，依次连接。

前述软体空腔由具有弹性的硅胶材料制成，在电磁铁断电时能够使吸合的电磁铁分开，使机器人恢复原状。

前述电磁铁控制，通过控制不同电磁铁组的通断电，实现机器人的直行、转弯、抬头、翻滚等动作。

本发明的有益效果：